[发明专利]一种扩散连接制备的氧化铝/镍钛合金/氧化铝复合材料及其方法

说明书

本发明公开了一种扩散连接制备的氧化铝/镍钛合金/氧化铝复合材料及其方法，以镍钛合金片和氧化铝片为原料，将镍钛合金片放置在两块氧化铝片之间制成三明治结构的样品；将获得的三明治结构样品放置在石墨模具中并紧固；将石墨模具放入真空碳管炉内经退火处理制备得到氧化铝/镍钛合金/氧化铝三明治层状复合材料。本发明提高了Al₂O₃的陶瓷韧性，实现Al₂O₃陶瓷和金属的可靠连接。

技术领域

本发明属于陶瓷基复合材料技术领域，具体涉及扩散连接制备的氧化铝/镍钛合金/氧化铝复合材料及其方法。

背景技术

氧化铝(Al₂O₃)是一种众所周知的陶瓷，由于其优异的耐热性，高导电性，超高硬度，重量轻且具有出色的耐磨性，使其在许多方面得到了广泛的使用。但是，其固有的脆性使Al₂O₃极难形成大尺寸或复杂几何形状的结构组件以用于工程应用。相反，Al₂O₃工件通常与金属结合在一起形成多相复合材料，它使陶瓷的热稳定性和耐磨性与金属的韧性相协调，进而扩大了块状Al₂O₃作为重要工程陶瓷的应用范围。

到目前为止，陶瓷很少用含活性元素的镍基二元合金连接工件。Al₂O₃相对较高的熔点和Ni-Ti合金的较低的蒸气压，以及Ni-Ti合金和Al₂O₃接近的热膨胀系数，有利于界面连接，使等原子的Ni-Ti合金成为结合Al₂O₃陶瓷工件的有前途的结合合金。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供扩散连接制备的氧化铝/镍钛合金/氧化铝复合材料及其方法，优化界面结构，进而提高金属陶瓷复合材料的力学性能，制备出性能优异的氧化铝/镍钛合金/氧化铝三明治层状复合材料。

本发明采用以下技术方案：

一种扩散连接制备氧化铝/镍钛合金/氧化铝复合材料的方法，包括以下步骤：

S1、以镍钛合金片和氧化铝片为原料，将镍钛合金片放置在两块氧化铝片之间制成三明治结构的样品；

S2、将步骤S1获得的三明治结构样品放置在石墨模具中并紧固；

S3、将石墨模具放入真空碳管炉内经退火处理制备得到氧化铝/镍钛合金/氧化铝三明治层状复合材料。

具体的，步骤S1中，镍钛合金片的表面形状为正方形，尺寸为10～20mm×10～20mm×0.1～1mm，氧化铝片的尺寸为10～20mm×10～20mm×1～5mm。

具体的，步骤S2中，施加1～5kPa的压力进行紧固。

具体的，步骤S3中，退火处理的升温速率为5～10℃/min，反应温度为1250～1500℃，保温时间为2～6h。

具体的，步骤S3中，真空碳管炉内通有氩气。

具体的，氧化铝/镍钛合金/氧化铝三明治层状复合材料中，镍钛合金与氧化铝发生化学反应，生成AlNi₂Ti和TiO，AlNi₂Ti的界面层厚度为18～22μm，TiO的界面层厚度为4～18μm。

本发明的另一个技术方案是，根据所述方法制备的氧化铝/镍钛合金/氧化铝复合材料。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：